Candidate Gene or Genome Screening

Sebaceous Adenitis (SA)
Sebadenitis
Ina Pfeiffer
Institute of Veterinary Medicine
University of Göttingen
Zusammenfassung für die World Union of the Akita Clubs (WUAC)
Angelika Kammerscheid-Lammers
SA affected Akita
SA erkrankter Akita
Main topics
1. Several causes have been proposed for SA
• Breeds known to have SA
• Clinical Signs: Making the Diagnosis
2. Developing a Genetic Test
• Candidate Gene or Genome Screening
Hauptthema
•
1. Verschiedene Ursachen werden vermutet
• nur bestimmte Rassen sind von SA betroffen
• Klinische Anzeichen:Veranlassen der Labordiagnostik
2. Entwicklung eines genetischen Test
• Forschung nach dem Kandiaten Gen oder Genom Screening
Anatomy of the sebaceous gland
Aufbau der Talgdrüse
Epidermis
Oberhaut
Dermis
Haut
Sebaceous gland
Talgdrüse
Hair follicle
Haarbalg
Several causes have been proposed for SA
These suggest that SA is:
• A developmental, possibly, inherited disorder of the sebacious glands
• A disease of the immune system, triggered by an unknown mechanism
• A part of more generalized defect in the growth of skin and hair
Mehrere Ursachen werden für SA angenommen
Mögliche Ursachen :
• Eine Erbkrankeit
• Ein Defekt im Immunsystem, welcher über einen unbekannten
Mechanismus hervorgerufen wird
• Ein unbekannter Defekt, welcher sich während des Haut- und
Haarwachstums entwickelt
Clinical Sign - Klinische Zeichen
Affects young and middle-aged dogs of both Sexes,
signs depending upon the breed affected.
Es sind junge - und Hunde im mittleren Alter
betroffen.
Es handelt sich nicht um eine geschlechtsgebundene
Erkrankung.
Die klinischen Symptome sind zwischen den Rassen
unterschiedlich.
Akita:
Scaly coat with considerable loss of undercoat.
Signs are beeing unwell, raised temperature and
weight loss.
Schuppiges Fell mit einem Verlust der Unterwolle,
Zeichen von Unwohlsein, erhöhte Temperatur and
Gewichtsverlust.
Making the Diagnosis - Die Diagnose
Either specific changes affecting the glands need to be seen, or there has
to be a complete absence of glands in the biopsies.
Nur mit Hilfe von Biopsien und anschließenden histologischen
Untersuchungen können Veränderungen oder das Fehlen der Drüsen
erkannt werden.
Developing a Genetic Test
Step 1 - Determine if the disorder has a genetic origin
Breeders often have a sense for whether or not a disorder has a genetic
component based on their breeding experiences. Careful record keeping
on the part of breeders and compiled data on the part of the breed club
is necessary to take this first step.
Die Entwicklung eines genetischen Tests
Schritt1 – Festlegung, dass es sich um eine genetische Erkrankung handelt
Züchter wissen oft aus Ihrer Zuchterfahrung
heraus, ob es sich um eine vererbte Krankheit handelt oder nicht.
Für diesen Schritt sind gewissenhafte
Zuchtbuchführung des Verbandes und
Hundezüchter unumgänglich
Developing a Genetic Test
Step 2 - Define the phenotype
Some disorders, like deafness or hip dysplasia, are fairly easy to define. Others,
like epilepsy, are much more difficult. A definition of the phenotype often requires
clinical testing and a veterinarian who is experienced in interpreting the results. It
is impossible to develop a genetic test for a disorder without that disorder do not
follow the MENDELSCHEN rules.
Die Entwicklung eines genetischen Tests
Schritt 2 – Bestimmung des Phänotyps
Einige Erbkrankheiten, wie Taubheit oder Hüftdysplasie lassen sich recht einfach
definieren. Bei Epilepsie fällt die eindeutige phänotypische Zuordnung schon sehr
viel schwerer.
Für die zweifelsfreie Definition des Phänotyps ist ein erfahrener Tierarzt
unumgänglich.
+
SA positive
Ein genetischer Test kann nur entwickelt werden, wenn die Erkrankung den
Mendelschen Regeln folgt.
Developing a Genetic Test
Step 3 -- Determine the pattern of inheritance of teh disorder
This step is absolutely dependent on steps one and two.
Detailed and verified pedigree inforamtion linked with clinical results can be analyzed
for the amount and type of genetic influence in the disorder.
This information is very helpful in determining the best way to look for a marker for the
particular disorder.
Die Entwicklung eines genetischen Tests
Schritt 3 – Aufklärung des Vererbungsweges.
Nur Hunde mit einem detaillierten und geprüften Pedigree und einer entsprechend
abgesicherten klinischen Diagnose werden in die Untersuchung aufgenommen. Diese
Daten sind unumgänglich für ein Forschungsprojekt.
Normal
Carrier - Anlageträger
Affected
erkrankt
Carrier-Anlageträger
Developing a Genetic Test
Step 4 - Begin gathering DANN samples
Once the pedigrees have been analyzed, animals needed for the study will
be identified. Samples must be available from the affected and unaffected
members of each pedigree.
Die Entwicklung eines genetischen Tests
Schritt 4 – Zusammenstellung der Proben.
Eine Stichprobe mit Familienmaterial von sicher erkrankten
und gesunden Hunden, sowie einer Reihe von Defektgenträgern
wird in die Studie einbezogen. Diese Tiere wurden von einem
Experten zuvor untersucht und eine Blutprobe für die DNA-Gewinnung
entnommen.
Developing a Genetic Test
Step 5 - Choose your research approach.
This step will most likely decided by the researcher. There are two general
methods to look for a genetic marker: Candidate Gene or Genome Screening.
Die Entwicklung eines genetischen Tests
Schritt 5 – Die wissenschaftliche Untersuchung
An diesem Punkt wählt das Forscherteam einen geeigneten Versuchsplan
aus. Es sind zwei Versuchsansätze möglich:
Kandidatengen Suche oder Genomscreening.
Candidate Gene
Genome Screening
Developing a Genetic Test
Candiate Gene
The Candidate Gene approach requires a similar disease in another
species where the causative gene(s) have been identified and
sequencetd. The same genes can the be analyzed in the affected dogs to
see if they are linked to the disease.
The length of this type of study can be fairly short, perhaps only 1 to 2
years and can cost anywhere from 50.000 - 100.000 US Dollars
If the study is successful in finding a link with a gene, the result would be
a Direct Test for the defective gene (nearly 100%).
Die Entwicklung eines genetischen Tests
Kandidatengen Suche
Für die Kandidatengen Suche ist ein ähnlicher genetischer Defekt bei
einer anderen Spezies unumgänglich. Von diesem Defektgen müssen
bereits Sequenzinformationen vorliegen, so daß man die bekannte
Information nur noch bei der betroffenen Hunderasse überprüfen muß.
In der Regel dauert dieses Versuchsvorhaben nicht länger als 1-2 Jahre.
Die Kosten belaufen sich auf ca. 50,000€ bis 100,000€.
Ist eine Studie erfolgreich, und das Defektgen wurde ermittelt, spricht man
von einem „Direkten Gentest“ (100%).
Candidate Gene
Example: PRA Progressive retinal atrophy
Locus homology with retinitis pigmentosa (RP 17) in Humans
canine progressive rod-cone degeneration (prcd)
Kandidaten Gen
Beispiel: PRA Progressive Retinale Atrophie
Locus Homologie zwischen dem Gen beim Menschen (RP17)
und dem Gen beim Hund (prcd)
Normal
PRA
The PRA-Test
PRA Test für unterschiedliche Rassen
1. Version
Chesapeake Bay Retriever
English Cocker Spaniel
Labrador Retriever
Portuguese Water Dogs
Miniature & Toy Poodle
2. Version
PDE6B gene
3. Version
The X-Linked test for
Samoyed
Siberian Husky
Die Entwicklung eines genetischen Tests
Genom Screen
Für den Genom Screen ist keine ähnliche genetische Erkrankung bei
einer anderen Species notwendig. Bei diesem Versuchsvorhaben werden
sogenannte Mikrosatelliten (kleine Bauabschnitte auf dem Erbmolekül)
über das komplette Genom eines Hundes untersucht. Das Ziel ist es, eine
Korrellation zwischen den Mikrosatelliten und der genetische Erkrankung
festzustellen. Hierfür wird ein möglichst umfangreiches Set an
Mikrosatelliten über das Hundegenom verteilt untersucht.
Man erhofft sich dabei, daß ein positiver Treffer, in diesem Fall
ein/er „passende(r) Mikrosatellit(en)“ dabei ist/sind. Da diese Studien mit
„a bit of luck“ gekoppelt sind, kann keine Prognose getroffen werden,
wie schnell man am Ziel ist. Es kann sein, daß man sehr sehr viele
Mikrosatelliten untersuchen muß, bis eine Korrellation des Markers zur
Erbkrankeit entschlüsselt wird. Eine Kostenkalkulation beginnt
mit ca. 50.000€ und kann bei weiteren Markern aufgestockt werden.
Bei Erfolg liegt dann ein „Indirekter Test“ vor, wobei lediglich mit einer
Wahrscheinlichkeitskalkulation das Erkrankungsrisiko abgeschätzt wird.
Developing a Genetic Test
Genome Screening
The Genome Screening approach does not require a similar
disorder in another species. The approch here is to test fragments
(microsatellites) across the entire genome to see if you get a positive
„hit“ or association with a particular microsatellite and the
disorder. This approach requires panels of microsatellites which
cover the genome and a high resolution genetic map for narrowing
the search once you get a positive „hit“.
This type of study can take an indefinite amount of time, because a
bitof luch is involved. The cost is also more uncertain, beginning at
50.000 Euro and increasing with the more microsatellites needed for
success. If successful, the result would be an „Indirect Test“ for the
marker associated with the trait or disease. An Indirect Test ist
generally less accurate and can only tell you the statistical
probability that a dog is a carrier for the disorder.
Genome Screening
1. Number of SA affected Akitas:
1. Anzahl der SA erkrankten Akita
Minimum 150 Akitas
2. Chromosomes: 39 (incl. X, Y)
3. Marker: ca. 5/Chromosom
4. Marker : ca. 195
5. Microsatellite Genotyping:
Genotypen :
195 x 150 Tiere = 29250
(oder 195 x 300 = 58500)
6. Costs/Genotyp: ca. 1,80 Euro
7. Project-Calculation: min. 52650 Euro